2022年自动控制原理考试试题库.doc
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1、期末复习题概念题一、 填空题1、把输出量直接或间接地反馈到输入端,形成闭环参与控制系统,称作 闭环控制系统 。2、传播函数反应系统自身瞬态特性,和自身参数和构造 有关 ,和输入和初始条件 无关 。3、最大超调量只决定于阻尼比,越小,最大超调量越 小 。4、已知系统频率特性为 ,当输入为时,系统稳态输出为 。5、校正装置传播函数为,系数不小于1,则该校正装置为 超前 校正装置。6、假如为函数有效频谱最高频率,那么采样频率满足条件 时,采样函数能无失真地恢复到本来持续函数 。二、 单项选择题1、闭环控制系统控制措施为 D 。A. 按输入信号控制 B. 按扰动信号控制C. 按反馈信号控制 D. 按偏
2、差信号控制2、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零,则该系统开环传播函数也许是 D 。A. B. C. D. 3、已知单位反馈系统开环奈氏图图所示,其开环右半S平面极点数P=0,系统型号,则系统 A 。 A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D. 稳定性不能确定4、串联滞后校正是运用 B ,使得系统截止频率下降,从而获得足够相角裕度。A 校正装置自身超前相角 B校正装置自身高频幅值衰减特性C校正装置自身超前相角和高频幅值衰减 D校正装置富裕稳态性能5、设离散系统闭环极点为,则 C 。 A当时,其对应阶跃响应是单调;B当时,其对应阶跃响应是收敛;C当时,其对应阶跃响应是收敛;D当时,其对应阶跃响应
3、是等幅振荡。三、 是非题1、 对于线性定常负反馈控制系统,(1) 它传播函数随输入信号变化而变化 ( )(2) 它稳定性随输入信号变化而变化 ( )(3) 它稳态误差随输入信号变化而变化 ( )(4) 它频率特性随输入信号变化而变化 ( )(5) 它特性方程是唯一 ( )(6) 劳斯判据是根据系统闭环特性方程系数鉴别闭环系统稳定性一种准则 ( )(7) 奈氏判据是根据系统闭环频率特性鉴别闭环系统稳定性一种准则 ( )2. 减小或消除系统给定稳态误差措施包括(1) 减小系统开环增益 ( )(2) 在系统前向通路或主反馈通路设置串联积分环节 ( )3运用相位超前校正,可以增长系统频宽,提高系统迅速
4、性和稳定裕量 ( )4、已知离散系统差分方程为 则脉冲传播函数为 ( )计算题一、 某闭环控制系统图所示,其中,G1(s)G2(s)R(s)C(s)H(s)E(s)1、试求该系统开环传播函数和闭环传播函数。2、试用劳斯判据鉴定该系统稳定性。 解答:1、系统开环传播函数为 系统开环传播函数为2、则其特性方程为即由劳斯判据:根据特性方程系数,列写劳斯表为劳斯表中第一列系数均不小于零,因此闭环系统稳定二、 下图是简化飞行控制系统构造图,试选择参数和,使系统、。 解答:系统闭环传播函数为令 得,。三、已知单位反馈系统开环传函为, 1、求系统、及性能指标和(5); 2、分别求,时稳态误差。解答:1、由闭
5、环传播函数因此 从而得出 2、该系统为型系统,开环增益, ,四、已知某个单位反馈控制系统,开环对数幅频特性分别图所示,写出这个系统开环传播函数表达式并计算系统截止频率。解答: 开环传播函数为由 得出 因此 或由 得出五、已知系统开环传播函数为: 1、绘出对数渐近幅频特性曲线和相频特性曲线; 2、确定系统开环截止频率和稳定裕度。 解答:1、该系统是由积分、放大和两个惯性环节串联构成,K=10 20lgK=20dB 低频为积分放大环节,在,K=20分贝处作 -20dB/dec直线在处作 -40dB/10 dec直线,在处作 60dB/10 dec直线因此相角从-90度单调递减到-270度2、 六、
6、离散系统构造图如下图所示,采样周期秒。 1、 写出系统开环脉冲传播函数; 2、 鉴定期系统稳定性。解答:1、 代入,得3、 系统闭环特性方程为代入,得两个特性根为由于因此闭环系统稳定。七、某离散系统图所示。1、写出系统开环脉冲传播函数; 2、鉴定该系统稳定性。 s解答:1、设,则开环脉冲传播函数为,因此2、系统闭环特性方程式为即整顿得两个特性根为,由于因此闭环系统稳定。自动控制理论 7月23日星期六课程名称: 自动控制理论 (A/B卷 闭卷)一、填空题(每空 1 分,共15分) 1、反馈控制又称偏差控制,其控制作用是通过 给定值 和反馈量差值进行。2、复合控制有两种基础形式:即按 输入 前馈复
7、合控制和按 扰动 前馈复合控制。3、两个传播函数分别为G1(s)和G2(s)环节,以并联措施连接,其等效传播函数为,则G(s)为 G1(s)+G2(s) (用G1(s)和G2(s) 表达)。4、经典二阶系统极点分布图1所示,则无阻尼自然频率 根号2 ,阻尼比 根号2/2 ,该系统特性方程为 s2+2s+2 ,该系统单位阶跃响应曲线为 衰减震荡 。5、若某系统单位脉冲响应为,则该系统传播函数G(s)为 10/(s+0.2s)+5/(s+0.5s) 。6、根轨迹起始于 开环极点 ,终止于 开环零点 。7、设某最小相位系统相频特性为,则该系统开环传播函数为 K(Xs+1)/s(Ts+1) 。8、PI
8、控制器输入输出关系时域表达式是u(t)=Kpe(t)+1/t l e(t)dt,其对应传播函数为Kp1+1/Ts,由于积分环节引入,可以改善系统稳态性能性能。二、选择题(每题 2 分,共20分)1、采用负反馈形式连接后,则 ( D )A、一定能使闭环系统稳定; B、系统动态性能一定会提高;C、一定能使干扰引起误差逐渐减小,最终完全消除;D、需要调整系统构造参数,才能改善系统性能。2、下列哪种措施对提高系统稳定性没有效果 ( A )。A、增长开环极点; B、在积分环节外加单位负反馈;C、增长开环零点; D、引入串联超前校正装置。3、系统特性方程为 ,则系统 ( C )A、稳定; B、单位阶跃响应
9、曲线为单调指数上升;C、临界稳定; D、右半平面闭环极点数。4、系统在作用下稳态误差,阐明 ( A )A、 型别; B、系统不稳定;C、 输入幅值过大; D、闭环传播函数中有一种积分环节。5、对于如下状况应绘制0根轨迹是( D )A、主反馈口符号为“-” ; B、除外其他参数变化时;C、非单位反馈系统; D、根轨迹方程(原则形式)为。6、开环频域性能指标中相角裕度对应时域性能指标( A ) 。A、超调 B、稳态误差 C、调整时间 D、峰值时间7、已知开环幅频特性图2所示, 则图中不稳定系统是( B )。 系统 系统 系统图2A、系统 B、系统 C、系统 D、所有不稳定8、若某最小相位系统相角裕
10、度,则下列说法对旳是 ( C )。A、不稳定; B、只有当幅值裕度时才稳定;C、稳定; D、不能判用相角裕度鉴定系统稳定性。9、若某串联校正装置传播函数为,则该校正装置属于( B )。 A、超前校正 B、滞后校正 C、滞后-超前校正 D、不能鉴定10、下列串联校正装置传播函数中,能在处提供最大相位超前角是:BA、 B、 C、 D、三、(8分)试建立图3所示电路动态微分方程,并求传播函数。图3四、(共20分)系统构造图图4所示:图41、写出闭环传播函数表达式;(4分)2、要使系统满足条件:,试确定对应参数和;(4分)3、求此时系统动态性能指标;(4分)4、时,求系统由产生稳态误差;(4分)5、确
11、定,使干扰对系统输出无影响。(4分)五、(共15分)已知某单位反馈系统开环传播函数为: 1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量根轨迹(求出:渐近线、分离点、和虚轴交点等);(8分)2、确定使系统满足开环增益取值范围。(7分)六、(共22分)某最小相位系统开环对数幅频特性曲线图5所示:1、写出该系统开环传播函数;(8分)2、写出该系统开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。(3分)3、求系统相角裕度。(7分)4、若系统稳定裕度不够大,可以采用什么措施提高系统稳定裕度?(4分)增长串联超前校正装置;增长串联滞后校正装置;增长串联滞后-超前校正装置;增长开环零点;增长PI或PD或PID控制器;在积分
12、换届外加单位负反馈。 试题二一、填空题(每空 1 分,共15分) 1、在水箱水温控制系统中,受控对象为 水箱 ,被控量为 水温 。2、自动控制系统有两种基础控制措施,当控制装置和受控对象之间只有顺向作用而无反向联络时,称为 开环控制系统 ;当控制装置和受控对象之间不仅有顺向作用并且尚有反向联络时,称为 闭环控制系统 ;具有测速发电机电动机速度控制系统,属于 闭环控制系统 。3、稳定是对控制系统最基础规定,若一种控制系统响应曲线为衰减振荡,则该系统 稳定 。鉴定一种闭环线性控制系统与否稳定,在时域分析中采用 劳斯判据 ;在频域分析中采用 奈奎斯特判据 。4、传播函数是指在零 初始条件下、线性定常
13、控制系统输出拉氏变换 和输入拉氏变换 之比。5、设系统开环传播函数为,则其开环幅频特性为 ,相频特性为 。6、频域性能指标和时域性能指标有着对应关系,开环频域性能指标中幅值穿越频率对应时域性能指标 调整时间t(s) ,它们反应了系统动态过程迅速性。二、选择题(每题 2 分,共20分)1、有关传播函数,错误说法是 ( B ) A 传播函数只适合用于线性定常系统; B 传播函数不仅取决于系统构造参数,给定输入和扰动对传播函数也有影响; C 传播函数一般是为复变量s真分式;D 闭环传播函数极点决定了系统稳定性。2、下列哪种措施对改善系统精度没有效果 ( C )。A、增长积分环节 B、提高系统开环增益
14、K C、增长微分环节 D、引入扰动赔偿3、高阶系统主导闭环极点越靠近虚轴,则系统 (D ) 。A、对旳度越高 B、对旳度越低 C、响应速度越快 D、响应速度越慢4、已知系统开环传播函数为,则该系统开环增益为 (C )。A、 50 B、25 C、10 D、5 5、若某系统根轨迹有两个起点在原点,则阐明该系统( B ) 。 A、含两个理想微分环节 B、含两个积分环节 C、位置误差系数为0 D、速度误差系数为06、开环频域性能指标中相角裕度对应时域性能指标( A ) 。A、超调 B、稳态误差 C、调整时间 D、峰值时间7、已知某些系统开环传播函数如下,属于最小相位系统是(B )A、 B 、 C 、
15、D、8、若系统增长合适开环零点,则下列说法不对旳是 ( B )。 A、可改善系统迅速性及平稳性; B、会增长系统信噪比;C、会使系统根轨迹向s平面左方弯曲或移动; D、可增长系统稳定裕度。9、开环对数幅频特性低频段决定了系统( A )。A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、迅速性10、下列系统中属于不稳定系统是( D )。 A、闭环极点为系统 B、闭环特性方程为系统C、阶跃响应为系统 D、脉冲响应为系统三、(8分)写出下图所示系统传播函数(构造图化简,梅逊公式均可)。四、(共20分)设系统闭环传播函数 ,试求: 1、; ;时单位阶跃响应超调量、调整时间及峰值时间。(7分) 2、;和;
16、时单位阶跃响应超调量、调整时间和峰值时间。(7分)3、根据计算成果,讨论参数、对阶跃响应影响。(6分)五、(共15分)已知某单位反馈系统开环传播函数为,试: 1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量根轨迹(求出:分离点、和虚轴交点等);(8分)2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K取值范围。(7分)六、(共22分)已知反馈系统开环传播函数为 ,试: 1、用奈奎斯特判据鉴定系统稳定性;(10分)2、若给定输入r(t) = 2t2时,规定系统稳态误差为0.25,问开环增益K应取何值。(7分)3、求系统满足上面规定相角裕度。(5分)试题三一、填空题(每空 1 分,共20分) 1、对自动控制系统基础规定
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